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重要科技前沿：助力碳中和，微藻产业蓬勃兴起

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分享： 2022/03/17 16:15:47

微藻

本期专题我们会分享微藻产业近期的蓬勃发展情况，以及相关的最新研究成果。

2020 年9月，中国在第 75 届联合国大会上承诺，力争在 2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和。“碳中和”，简单来说就是让以二氧化碳为主的温室气体的排放与净化达到平衡，从而实现二氧化碳的等效“零排放”，这对于构建良好健康可持续的生态循环，加速绿色生活方式和能源产业调整具有重大意义。事实上，虽然“碳中和”的概念是近些年才刚刚提出，但植树造林，发展节能减排技术早已融入实践层面，但将其作为战略目标与庄严承诺提出，指导我们未来几十年的发展，这还是第一次。这一承诺对政府、企业、科研院所、公众等提出了诸多要求，同时，碳中和战略目标所提出所带来的技术变革与发展侧重点转换也会为国内外科研人员和企业带来新的机遇。

碳中和的执行与实现需要多领域的配合才能实现，分为多种方式，除直接减少化石能源的使用减少碳排放外，还可以大力发展碳捕捉产业链。而在碳捕捉产业中，微生物碳捕捉是效率最高、实施难度最小且价格最低的。微藻通常是指含有叶绿素a 并能进行光合作用的微生物的总称，可以进行光合作用，吸收二氧化碳，制造丰富的有机物，释放氧气，属于原生生物的一种。碳中和利用的属于活性微藻，1×cfu/ml 的藻液，在光照 8000lux 情况下。每ml每天能够通过光合作用转化 1.37g 二氧化碳，在更高浓度环境下能达到 2g 左右。同时每年大量二氧化碳来自水体有机污染，而微藻水体中能持续降解有机污染，实现碳阻断。一个大型的微藻养殖基地一年就能吸收二氧化碳高达 1200万吨。

而将微藻与禽畜养殖光伏发电结合，可以形成一个完成的物质和能量循环利用的闭环零碳或负碳项目。微藻可直接作为禽畜的饲料使用，光伏可提供光热，禽畜的沼气沼液可作为微藻养殖的营养源。这类模式对土地和水的要求不高，是一种多方共赢的模式，全国有很多大型的养殖企业均可进行合作，而光伏企业的投资回报周期在 7-8 年则可以借助微藻可提高到 4-5 年时间。微藻干粉还可以替代鱼粉制成蛋白饲料，仅蛋白饲料替代市场就预计高达 850 亿美元。

在如此巨大的市场和机遇面前，国内外众多科研院所和企业均已展开行动：

2021年1月

全球最大水务公司苏伊士环境集团（Suez）与法国Fermentalg 公司（法国著名微藻企业）成立合资公司，致力于开发微藻固碳光生物反应器与生物固碳应用。

2021年8月

大连理工大学生物工程学院迟占有教授团队在《生物技术趋势》（Trends in Biotechnology）发表了题为《基于碳酸氢盐微藻生产系统的进展》（Progress toward a bicarbonate-based microalgae production system）的文章，系统总结了经碳酸氢盐途径固定 CO₂ 生产微藻方面的研究进展，并指出了未来研发方向，为利用微藻实现“碳中和”明确了关键路径。

2021年11月

提出微生物燃料电池的学者之一、亚利桑那州立大学(ASU) 的 Bruce Rittmann 教授于 2019 年向美国能源部生物能源技术办公室提出一个项目：通过微藻做中间产物，利用污水处理厂产生的温室气体来生产电能、生物燃料，甚至是用来做冰淇淋。2021 年 11 月，该项目与梅萨城的西北再生污水厂展开合作，顺利进入了实地中试的阶段。

2021年12月

由华润集团开展的微藻固碳项目在深汕特别合作区竣工，该项目攻克了微藻减排燃煤电厂烟气 CO₂ 的前沿核心技术，实现了规模化高效低成本工程实施的微藻固碳工艺路线。

2022年1月24日

黑龙江省黑土地保护利用研究院微藻肥料中试基地在哈尔滨揭牌，致力于通过藻类活性细胞复合生物肥，实现有效减少化肥施用量、提高产量、改善土壤品质、保护农田生态环境；据了解，这种微藻肥料在黑龙江等九个省市进行了多种作物的生产试验与示范，累计推广面积 1156 万亩，增产幅度可达 5%-15%，同时可减少化肥施用量 30%，大幅度改善土壤结构和品质；日前，微藻生物肥项目已被列入农业农村部“双百”主推技术名单。

2022年1月15日

化学工程领域的顶刊 Chemical Engineering Journal 发布了一篇文章Using aqueous solutions of ionic liquids as chlorophyll eluents in solid-phase extraction processes，研究人员们证明了表面活性离子液体的水溶液是从阴离子交换树脂中洗脱并完全回收叶绿素的有效溶剂。AmberLite™ HPR900 OH 是一种强碱性阴离子树脂，可以通过固相萃取过程有效快速地吸附微藻中的叶绿素，而将类胡萝卜素则保留在溶液中；而在此前没有任何溶剂可以成功地从该树脂中洗脱叶绿素。这项工作使得微藻领域的研究人员在前处理中更加快速高效地提取微藻中的叶绿素成为可能。

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仪器

全频固液萃取仪 E-800

在需要用到高效的固相萃取的研究过程中，瑞士步琦公司的全自动化六位一体固液萃取仪 E-800 是多任务处理的极佳的选择。

E-800 功能强大，适合各种高要求的萃取任务，提供6个独立的萃取位置，可以实现单独过程控制，也可同时运行不同的萃取方法，实现快速、高效、可重现的萃取过程。分析物保护功能可始终保证烧杯中只剩下极少量的溶剂，从而实现最佳的分析物回收率。全频固液萃取仪 E-800 在所有流程步骤中防止热敏分析物的变质和降解，确保萃取物浓缩的安全性和可复现性。

在全频固液萃取仪 E-800 中，所有接触样品和溶剂的组件均完全由惰性材料制成。我们的系统可消除浸出材料造成的样品污染和任何记忆效应风险。所有流程步骤（萃取、冲洗、干燥）中均可选择惰性气体供应，保护分析物免受氧化。一旦触发分析物保护传感器，会自动打开惰性气体。大型冷凝器可高效捕获蒸汽，确保最高的溶剂回收率 (> 90%)，即使是蒸发性溶剂。消除任何蒸汽排放，并允许在通风橱外运行。整个萃取过程完全可见。玻璃组件可轻松取放和拆卸，以便进行清洁和放入烘箱中去除污染物（在 +450°C 温度下烘烤）。

巴基斯坦顶级农业学家和食品化学家 Muhammad Omer 曾赞誉“E-800 是最通用功能最强大的萃取装置，能够处理所有的样品类型，因为它支持多种类型的萃取。”

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